STEM/STEAM
教育
早稲⽥⼤学
森⽥裕介
2023/1/10
東京理科⼤学 教育⽀援機構 教職教育センター
2022年度 教職課程FD懇談会

⾃⼰紹介
• 早稲⽥⼤学 ⼈間科学学術院 ⼈間情報科学科 教授
– ⼤学総合研究センター 副所⻑（兼任）
– WPO（ポータルオフィス）オフィス⻑（兼任）
– WasedaX（MOOC）プロジェクト統括責任者（兼任）
– Waseda Vision 150 核⼼戦略4実⾏責任者（兼任）
– 教務部参与（兼任）・早稲⽥⼤阪学園 顧問（兼任）
• 社会的活動
– ⼤学基準協会「効果的オンライン教育のあり⽅と評価基準・視点に関する調査研究部会」委員
– ⽂部科学省「通信制⾼等学校の質の確保・向上に関する調査研究協⼒者会議」委員
– ⽂部科学省「『令和の⽇本型学校教育』の実現に向けた通信制⾼校の在り⽅に関する
調査研究協⼒者会議 委員
– NPO法⼈ 全国通信制⾼等学校評価機構 理事⻑
– 全国⾼等学校通信制教育研究会 指導助⾔者
– スーパーサイエンスハイスクール（SSH）運営指導委員（都⽴ ⽴川⾼校・都⽴科学技術⾼校）
教
育
工
学

開発
実践
計測
主な研究プロジェクト
VR/AR 教材・MR学習環境の開発
ゲーム型学習教材の開発
空間的思考⼒育成のための実践
STEAM教育に関する実践事例
（プログラミング教育含む）
映像視聴時の視線計測
学習時の⽣体情報計測（⼼拍・発汗）
Copyright@Yusuke Morita 2023

教育⼯学 Educational Technology
テクノロジー
理論
教育
（実践）
⾏動計量学
認知⼼理学
学習科学
学習分析学など
システム⼯学
情報⼯学
⽣体情報⼯学
⼈⼯知能など
初等中等教育（⼩・中・⾼）
⾼等教育（⼤学・⾼専など）
インストラクショナルデザイン
教育現場の問題を解決する実践的研究領域
“ベスト“ではなく“よりよい“改善
企業内教育
インフォーマル教育
Copyright@Yusuke Morita 2023

本⽇の内容
• STEM/STEAM教育とは
• ⽇本の教育政策とSTEAM教育
• STEM/STEAM授業のデザイン
• STEM/STEAM教員の養成

STEM/STEAM
教育とは

• 科学、テクノロジー、エンジニアリング、数学の学問領域を
学際的・越境的に学ぶ
• 既存の教科の枠組みを超えて横断的かつ探究的に学ぶ
• 実社会の問題を発⾒し解決するプロセスを実践的に学ぶ
• 4Cs（コミュニケーション、コラボレーション、批判的思考⼒、
創造性）やプレゼンテーションなど21世紀型能⼒を育成する
• 科学教育、技術教育、数学教育、情報教育（プログラミング教育）
などの研究領域に関連している
7
STEM
Science, Technology, Engineering, and Mathematics
STEM/
STEAM
教育

STEM教育
• Science（科学）
• Mathematics（数学）
• Engineering （≠⼯学）
• Technology（≠技術）
胸組⻁胤 (2019) STEM教育とSTEAM教育、鳴⾨教育⼤学研究紀要, 34: 58-72

STEM
• Engineering （≠⼯学）
– デザインプロセスによって⾃然を改変し，⼈⼯物（システム）を創り出す営み
– 核となるスキル
• 最適化した解決策をデザインする
• プロジェクトを計画し，管理する
• モデリングによって問題と解決策を概念化し，
できる限りそれらを数値によって形成する
• 管理，メンテナンス，修復等を⾏う
• エラー（間違い）に気づきよりよく改善する
参考︓⿑藤智樹（2017）Eはいかに強調されたか，科学研究費補助⾦基盤研究(B)「⽇本およびアメリカにおける
次世代型STEM教育の構築に関する理論的実践的研究」平成29年度中間報告書（研究代表 熊野善介）pp.45-68

STEM
• Technology（≠技術）
– 科学やエンジニアリングから⽣まれたアイディアを実⾏するために創られた
ツール，デバイス，テクニック
– テクノロジーのシステムはエンジニアリングのデザインと開発の結果
– 習得可能なスキル
• 問題の形成と解決，問題に対する代替案を⽰す
• 理論と実践のつながりをつくるとともにモデルをつくり試⾏する
• 社会的選択と危機分析，統合とデザインを試す
• フィードバックと安定性の概念を利⽤する（制御）
参考︓⿑藤智樹（2017）Eはいかに強調されたか，科学研究費補助⾦基盤研究(B)「⽇本およびアメリカにおける
次世代型STEM教育の構築に関する理論的実践的研究」平成29年度中間報告書（研究代表 熊野善介）pp.45-68

⽶国の科学技術振興とSTEM教育
• 次世代科学スタンダード
– ⽶国学術研究会（National Research Council）
– NGSS（Next Generation Science Standard）
• https://www.nextgenscience.org/
• http://www.nier.go.jp/shirouzu/translation/ngss-first.pdf
– K-12の科学教育のフレームワーク
• 側⾯１︓プラクティス
• 側⾯２︓領域横断概念
• 側⾯３︓領域コア概念（コンテンツ）

プログラミング教育との関わり
• Robo Cup Jr. （ロボットによるサッカーやレスキュー）
– センサーの実装
– プログラミング⾔語（C、Java）
– ロボットの制御
• First Lego League（ロボットを教材にした総合的な学び）
– プロジェクト学習
• コラボレーションを前提とした役割分担
• リサーチとプレゼンテーション
– ロボット
• デザインや機能の考え⽅、トライアンドエラーのプロセス
• ロボットの制御
⽇本のロボコン
エンジニア教育
⽶国のロボコン
STEAM教育

• Robot Game（問題解決・ものづくり）
– Creativity
– Robot Design
– Programing
– Presentation
•Core Values
Discovery, Innovation, Impact, Inclusion,
Teamwork, Fun
21C-Skills
など教育的な
視点や配慮
First Lego League (FLL)
Technology
Engineering
Science
Mathematics
• Project（探究）
– Inquiry（S）
– Visualization and Analysis（M）
– Presentation
←Arts

⽶国と中国のSTEM教育
http://www.mext.go.jp/component/b_menu/shingi/toushin/__icsFiles/afieldfile/2018/09/18/1409229_06.pdf

中国のSTEM教育の論⽂数（創客教育）
林晨洋, 史珍妮, 森⽥裕介（2021）中国におけるSTEM/STEAM 教育の研究動向. ⼈間科学研究，34(2): 109－117

16
STEM/
STEAM
教育
辻合華⼦・⻑⾕川春⽣ (2020) STEAM 教育における”A”の概念について. 科学教育研究, 44(2): 93-103
STEAM

日本の教育政策
とSTEAM教育

なぜSTEAM教育なのか︖
• ⾼度情報社会を⽣きる
– AIの活⽤
– ロボットの活⽤
内閣府ホームページ「Society 5.0とは」から転載
https://www8.cao.go.jp/cstp/society5_0/
国際連合広報センターホームページから転載
https://www.unic.or.jp/activities/economic_social_development/sustainable
_development/2030agenda/
• 予測不能な時代を⽣きる
– 変動性（Volatility）
– 不確実性（Uncertainty）
– 複雑性（Complexity）
– 曖昧性（Ambiguity）

Society 5.0 に向けた⼈材育成
〜 社会が変わる、学びが変わる 〜
2018/6/5 ⽂部科学省
https://www.mext.go.jp/component/a_menu/other/detail/__icsFiles/afieldfile/2018/06/06/1405844_002.pdf

Society5.0 に向けた⼈材育成
• 公正に個別最適化された学び
– 学習履歴スタディ・ログの蓄積
– eポートフォリオを活⽤
– EdTech（エドテック Education × Technology）
• 基盤的な学⼒や情報活⽤能⼒の習得
– 基礎的読解⼒・数学的思考⼒
– ⼤学⼊学テストに「情報」を出題
• ⼤学等における⽂理分断からの脱却（領域横断の必要性）
– STEM/STEAM教育
Educational Technology
教育⼯学
http://www.mext.go.jp/a_menu/society/
2018/6/5 ⽂部科学省

未来の教室

「令和の⽇本型学校教育」の 構築を⽬指して
〜全ての⼦供たちの可能性を引き出す，個別最適な学びと，協働的な学びの実現〜
2021/1/26 中央教育審議会
https://www.mext.go.jp/content/20210126-mxt_syoto02-000012321_1-4.pdf

GIGA スクール構想︓⼀⼈⼀台端末環境の実現
⽂部科学省「学校における教育の情報化の実態等に関する調査結果」のデータをもとに作成
https://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/zyouhou/1287351.htm
教
育
⽤
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︶
2022/3/1
のデータ

⽇本の科学技術振興
• 1995年 科学技術基本法制定
• 2016年 第5期 科学技術基本計画（Society 5.0 超スマート社会）
• 2020年 科学技術基本法改正
• 2021年 第6期 科学技術・イノベーション基本計画（STI政策）
https://www8.cao.go.jp/cstp/kihonkeikaku/ （2021年3⽉26⽇閣議決定）
「⼀⼈ひとりの多様な幸せと課題への挑戦を実現する教育・⼈材育成」
• 探究⼒と学び続ける姿勢を強化する教育・⼈材育成システムへの転換
• 初等中等教育段階からのSTEAM教育やGIGAスクール構想の推進
• ⼤学等における多様なカリキュラムやプログラムの提供
• リカレント教育を促進する環境・⽂化の醸成
理科教育︖STS教育︖
理科教育︖STEAM教育︖

Society5.0 に向けた政策パッケージ
https://www8.cao.go.jp/cstp/tyousakai/kyouikujinzai/saishu_print.pdf
2022/6/2 内閣府総合科学技術・イノベーション会議

STEM/STEAM
授業のデザイン

⼤⾕忠（2021）STEM/STEAM教育をどう考えればよいかー諸外
国の動向と⽇本の現状を通してー. 科学教育研究, 45(2), 93-102
STEAM教育
Science, Technology, Engineering, Art(s) and Mathematics
STEAM教育の5つの要件
1. 実社会・実⽣活に⾃ら関わり、社会実現
（実装）を⽬指す
2. 問題解決に向けて「ありたい姿」を⾒出し
「あるべき姿」を描く
3. 問題を⾒出し、その問題の原因を分析し、
課題を設定しその課題を解決する
4. 「探究」と「創造」を往還する試⾏錯誤を
通して問題を解決する
5. STEAMの複数の領域に横断的・総合的に
取り組む
東京学芸⼤⼦ども未来研究所（2021）「STEAM教育のすすめ」
https://steam.codomode.org/「steam教育のすすめ」/

探究と創造の往還モデル
（Learning by Design）
探究
創造
（課題解決・ものづくり）
発表・共有
結果の分析
研究の実施
研究計画
仮説生成
研究・探究
課題の
理解
発表・共有
分析と説明
デザイン
計画 デザインと
再デザイン
組立とテスト
Need to
Do
Need to
Know
研究課題
の明確化
発表・共有
参考︓Janet L. Kolodner (2002) Learning by DesignTM: Iterations of Design Challenges
for Better Learning of Science Skills, Cognitive Studies, 9(3), 338-350

松原 憲治, ⾼阪 将⼈（2017）資質・能⼒の育成を重視する教科横断的な学習としてのSTEM教育と問い．科学教育研究，41（2），pp.150-160
資質・能⼒の育成を重視する
教科横断的な学習における問い

教科横断的
な学び
31
継続的・教科横断的なSTEM/STEAM教育
往還する
活動
探究1
省察1
探究活動
課題解決・
ものづくり
活動
活動の
深度
活動の
発展性
課題解決・
ものづくり1
探究2
省察2
課題解決・
ものづくり2
探究3
省察3
課題解決・
ものづくり3
個別最適な学びによる学術的知識の深化
空間的・論理的・批判的・創造的思考力の高度化
コラボレーション・コミュニケーションスキルの高度化
プログラミングやデータサイエンスのスキルの高度化
学年（時間）
プロジェクト学習（PBL）
⼩学校 中学校 ⾼等学校
Copyright@Yusuke Morita 2023

飢餓 貧困 健康 福祉 教育 環境 エネルギー
SDGs（持続可能な開発⽬標）
探究
課題解決
デザイン
⾔語スキル・数量スキル・情報スキル
基礎的な学術的知識
空間的思考⼒・創造性
仮説検証的探究活動
実験的検証活動
芸術的創作活動
情動的活動
ものづくり活動
メタ認知
適応的学習⼒
コミュニケーション
コラボレーション
継続的・教科横断的な問いの重要性
32
論理的思考⼒・批判的思考⼒
プログラミング的思考
課題発⾒・解決的活動
Copyright@Yusuke Morita 2023

飢餓 貧困 健康 福祉 教育 環境 エネルギー
SDGs（持続可能な開発⽬標）
継続的・教科横断的な問いの重要性
教科横断的
な学び
往還する
活動
Copyright@Yusuke Morita 2023

「総合的な探究の時間」 とSTEAM教育
⽂部科学省（2019）新学習指導要領の趣旨の実現とSTEAM教育について ー
「総合的な探究の時間」と「理数探究」を中⼼にー https://www.mext.go.jp/content/1421972_2.pdf

「総合的な探究の時間」 とSTEAM教育
• STEAMのAの範囲を芸術、⽂化、経済、法律、⽣活、政治を含めた、
できるだけ広い範囲として捉え、定義することが重要
• ⾼等学校新学習指導要領の総合的な探究の時間・理数探究と、
STEAM教育の関係性を学校に伝えていくことが重要
• STEAM教育などの教科等横断的な学習を⾼等学校において進める上では、
普通科、専⾨学科、総合学科など学科の別も考慮する必要がある
• 特に学習意欲に課題を抱える⽣徒が集まる学校において探究的な学習
をどのように進めるかは、これからの課題
• ⼩学校の⽣活科から、⼩・中学校の総合的な学習の時間、⾼等学校の総合的な
探究の時間に⾄る学習経験や資質・能⼒の積み重ねを考えることも重要
• STEAM教育などの教科等横断的な学習を進める上では、
各教科の学習を学校段階で円滑に接続させることも重要
教育課程部会での主な意⾒

「総合的な学習（探究）の時間」の活動
(1) 探究的な⾒⽅・
考え⽅を働かせる
(2) 横断的・統合的な
学習を⾏う
(3) よりよく課題を解決
し、⾃⼰の⽣き⽅を
考えていく
⼩学校学習指導要領（平成29年告⽰）解説「総合的な学習の時間編」p9
中学校学習指導要領（平成29年告⽰）解説「総合的な学習の時間編」p9
⾼等学習指導要領（平成30年告⽰）解説「総合的な探究の時間編」p12
探究における児童・⽣徒の学習の姿
探究の過程は
⼩・中・⾼校
で共通

活動分類 探究活動 課題解決活動 創造的活動
関連する
主な教科
総合的な学習の時間・総合的な探究の時間
基盤教科
国語（表現・プレゼンテーション） 算数
英語（国際化、CLIL Content and Language Integrated Learning）
校外学習・
イベント・
競技会など
理科実験教室
科学博物館
プログラミング教室
ロボット教室
ものづくり教室
美術・⾳楽・書道教室
国際科学技術
コンテスト
STEM QUEST
⾼校⽣ものづくり
コンテスト
First Lego League (FLL)
教科と関連させたSTEAM教育の活動
数学
情報科
図⼯
技術
家庭科
保健体育
理科 社会
美術
⾳楽 書道
Copyright@Yusuke Morita 2023

各教科からみたSTEAM教育
• 探究活動（Science, Mathematics）
– ⾃然を探究（Inquiry）し、普遍的な法則を発⾒する理科
– 公理と定義から厳格な推論により真理を確⽴する数学
– ⼈間の活動を地理的・社会的に学ぶ社会
• 課題解決活動（Technology, Engineering）
– ものづくり・デザインを中⼼とした図画⼯作、技術科・家庭科
– プログラミング的思考などを含む情報科
– 健康に⽣きるための保健体育
• 創造的活動（Arts）
– 美術・⾳楽・書道などの芸術
– 幅広い教養を意味するリベラルアーツ

STEM/STEAM
教員の養成

現在関わっている⾼等学校
• 東京都⽴ ⽴川⾼校（全⽇制 SSH）
– 2022年4⽉ 創造理数科 新設（都⽴⾼校初の理数科）
– SSH（2018年度〜）
http://tachikawa-h.xsrv.jp/zen/wiki.cgi/kyouiku
• 東京都⽴ 科学技術⾼校（全⽇制 SSH）
– 東京教育委員会 「理数リーティング校」（2018年度〜2020年度）
– SSH（2021年度〜）
https://www.metro.ed.jp/kagakugijyutu-h/pages/2021/04/freepage_1_1_2.html
• 早稲⽥⼤阪学園
– 早稲⽥摂陵⾼等学校（全⽇制︓STEAM研究会1年⽬）
– 向陽台⾼等学校（通信制）
• NHK学園⾼等学校（通信制⾼校）
• 神奈川県⽴横浜修悠館⾼等学校（通信制⾼校）

現場の声
• STEAM教育とプログラミング教育の違い
がわからない
• 教科の授業で時間割はすべて埋まっていて
教科横断的なSTEAM教育をやってる時間はない
• 教科の授業に、どのようにSTEAM教育を
取り⼊れたらよいのかわからない（特にA）
• ⼊試に関係ないからSTEAM教育はやらない

⾼等学校における現状と課題
• カリキュラム︓修得と探究
– 授業時間数（知識修得 or 探究活動）
– テーマ設定（⽣徒の知的好奇⼼ or 解決すべき社会的課題）
• ⽣徒指導︓徒弟制型とプロジェクト型
– 個別にテーマを研究する徒弟的な探究活動（徒弟制型）
– プロジェクト学習による協働的な探究活動（プロジェクト型）
• 教員養成︓知識＋資質・能⼒の育成
– 教科横断型の学びを指導できる視野の広い教員
– ICT活⽤能⼒を有した教員（TPACK）
– 教育の「再⽣産」からの脱却

個別最適な学びと協働的な学び
構成主義的教授設計理論
認知主義的教授設計理論
⾏動主義的教授設計理論
学習者の熟達度
低 ⾼
学
習
課
題
低
次
⾼
次
鈴木（2005）に森田が加筆した図
ペーパーテスト・技能修得
論理的・批判的思考
問題発⾒・解決
創造性
記憶・学習の転移
メタ認知、理解度
参考︓鈴⽊克明（2005）教育・学習のモデルとICT利⽤の展望︓教授設計理論の視座から,
教育システム情報学会誌, 22(1), 42-53
協働的な
学び
個別最適な
学び

•効率よく記憶する勉強
•⼈間の情報処理モデル
•記憶の⼆重符号化理論
•認知負荷理論
•メタ認知
•訓練/修得させる指導
•効果の法則（飴と鞭）
•強化の法則（ドリル）
•板書&ノート
教授・学習観の変遷（⽇本の場合）
⾏動主義 認知主義
•知識を構成する学び
•協調学習（グループ）
•実践共同体
•認知的徒弟制
知識伝承 学習効率
1960～1990年代 1990～2010年代 2010～2030年代
構成主義
学習⽀援
⾼度経済成⻑期の
⼯場労働者の育成
情報社会における
知的労働者の育成
ファシリテータ
としての教員
Copyright@Yusuke Morita 2023

教員に求められる知識・スキル
⼩柳和喜雄（2016）教員養成及び現職研修における「技術と関わる教育的内容知識 （TPACK）」の
育成プログラムに関する予備的研究、教育メディア研究、23(1): 15-31

まとめ︓STEM/STEAM教育
• VUCA時代の学び
– これからの不確実な時代を⽣きる⼦どもたちのための教育
– 時間割と教科の枠に縛られた教育からの脱却
– 学校という概念のリノベーション
• 教員の資質・能⼒が問われる時代
– 新しい学びを創造する側になる
– 経験したことがない学びにチャレンジする
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